探讨光纤未来的发展技术:分布式光纤传感系统
时间：2019-01-21 03:42:12 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘 要：光纤是光导纤维的简写，是一种利用光在玻璃或塑料制成的纤维中的全反射原理而达成的光传导工具。微细的光纤封装在塑料护套中，使得它能够弯曲而不至于断裂。通常，光纤的一端的发射装置使用发光二极管或一束激光将光脉冲传送至光纤，光纤的另一端的接收装置使用光敏元件检测脉冲。在日常生活中，由于光在光导纤维的传导损耗比电在电线传导的损耗低得多，光纤被用作长距离的信息传递。
关键词：光纤；非线性；传输网；补偿
中图分类号：TQ33 文献标识码：B 文章编号：1009-9166（2010）029(C)-0090-01
一、无水峰光纤
朗讯公司发明的全波光纤消除了常规光纤在1385nm附近由于氢氧根离子造成的损耗峰，损耗从原来的2dB/km降到0.3dB/km，这使光纤的损耗在1310―1600nm都趋于平坦。其主要方法是改进光纤的制造工艺，基本消除了光纤制造过程中引入的水份。全波光纤使光纤可利用的波长增加100nm左右，相当于125个波长通道100GHz通道间隔。全波光纤的损耗特性是很诱人的，但它在色散和非线性方面没有突出表现。它适于那些不需要光纤放大器的短距离城域网，可以传送数以百计的波长通道。当可用波长范围大大扩展后，容许使用波长精度和稳定度要求较低的光源、合波器。分波器和其他元件，使元器件特别是无源器件的成本大幅度下降，降低了整个系统的成本。
二、光纤非线性对传输的影响
非线性效应会造成一些额外损耗和干扰，恶化系统的性能。WDM系统光功率较大并且沿光纤传输很长距离，因此产生非线性失真。非线性失真有受激散射和非线性折射两种。其中受激散射有拉曼散射和布里渊散射。以上两种散射使入射光能量降低，造成损耗。在入纤功率较小时可忽略。同样，在入纤功率较小时，光的折射率与光功率无关，但功率较高时，需考虑非线性折射。非线性折射有以下几种：四波混频FWM、交叉相位调制XPM、自身相位调制SPM。其中四波混频效、交叉相位调制应对系统影响最严重。因非线性效应是非常复杂的一个问题，在此不赘述。
三、G.652与G.655光纤在未来传输网上的应用
目前用于传输网建设的主要光纤只有三种，即G.652常规单模光纤、G.653色散位移单模光纤和G.655非零色散位移光纤。而其中的G.653光纤除了在日本等国家的干线网上有应用之外，因其在开通WDM系统时会引起FWM等非线性效应，要开通WDM系统只有采取不等距波长间隔、减小入纤光功率等以牺牲系统性能为代价，在我国的干线网上几乎没有应用，虽然这类光纤在开通ＴＤＭ高速率系统方面有优点，但在基于WDM系统的全光网的发展过程中，该类光纤并不具有优势，也不建议使用。这样，真正可以用于骨干网乃至城域等应用的光纤只有G.652和G.655光纤两种，虽然在G.655光纤中又有多类产品，但目前对于这两种光纤在未来传输网中的应用又存在着许多不同看法。通常G.652单模光纤在C波段1530―1565nm和Ｌ波段1565―1625nm的色散较大，一般为17―22ｐs/nm•km。在开通高速率系统如10Gb/s和40Gb/s及基于单通路高速率的WDM系统时，可采用色散补偿光纤来进行色散补偿，色散补偿光纤DCF具有负色散斜率，可补偿长距离传输引起的色散，使整个线路上1550nm处的色散大大减小，使G.652光纤既可满足单通道10Gb/s、40Gb/s的TDM信号，又可满足DWDM的传输要求。但DCF同时引入较大的衰减，因此它常与光放大器一起工作，置于EDFA两级放大之间，这样才不会占用线路上的功率余度。DWDM波长范围越宽，补偿困难越大，当位于频段中心的波长补偿好时，频段低端的波长过补偿，高端的波长则欠补偿，目前一些设备厂商正在研制色散斜率补偿，这种补偿方式就会使得一定波长范围内的光信号都得到均匀的补偿，对于多通路的WDM系统有很大好处。
四、实现光传送联网
普通的点到点波分复用通信系统尽管有着巨大的传输容量，但只提供了原始的传输带宽，需要有灵活的节点才能实现高效的灵活组网能力。然而现有的电DXC系统十分复杂，其系统开发和改进的速度要慢于网络传输链路容量的增长速度。于是，业界的注意力开始转向光节点，即光分插复用器（OADM）和光交叉连接器（OXC），靠光层面上的波长连接来解决节点的容量扩展问题，即能直接在光路上对不同波长的信号实现上下和交叉连接功能。
目前具有固定波长上下的OADM已经商用，具有软件可配置的OADM也将商用，而OXC尚处于试验阶段，主要问题是尚未有性价比好、容量可扩展、稳定可靠的光交换矩阵，核心是光开关。目前看来，微电机开关（MEMS）最有前途。美国朗讯公司采用MEMS技术实现了256x256的全光交叉连接器，称为波长路由器，可节约25%的运行费用和99%的能耗。
综上所述，光传送联网已经成为继SDH电联网之后的又一次新的光通信发展高潮。其初步标准化工作已基本完成，市场正开始启动。建设一个最大透明的、高度灵活的、超大容量的国家骨干光网络不仅可以为未来的国家信息基础设施奠定一个坚实的物理基础，而且也对我国的信息产业和国民经济的腾飞以及国家的安全有极其重要的战略意义。
作者单位：金凯 湖北省咸宁职业技术学院学工处
李妍 湖北省嘉鱼县第一高级中学
参考文献：
[1]王彦.日本光纤光缆产业技术创新及其启示.《光学技术》2006年第z1期.
[2]章陈凯.浅谈光纤的发展与前景.《商情》2010年第3期.
[3]张建东.光通信网承载业务分析.《计算机光盘软件与应用》2010年,第6期.
